DE1132341B

DE1132341B - Behaelter zur elektrolytischen Metallgewinnung

Info

Publication number: DE1132341B
Application number: DED34464A
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Burkhard Bock; Dipl-Ing Dr Karl-Heinz Grewe; Dipl-Chem Dr Hans Joach Rabben; Dipl-Ing Dr Karl Tils
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1960-10-08
Filing date: 1960-10-08
Publication date: 1962-06-28

Description

Behälter zur elektrolytischen Metallgewinnung Bei der elektrolytischen Gewinnung von Metallen ergibt sich die Notwendigkeit, den Elektrolyten in stetigem Fluß durch das Bad zu bewegen, da bei stehendem Elektrolyten sich nach kurzer Zeit in der Nähe der Elektroden erhöhte bzw. verminderte Zonenkonzentrationen bilden, die die Diffusion weiterer Ionen erheblich erschweren. Bei den bisherigen Verfahren wird die Diffusion der Ionen in der Grenzschicht durch eine Gasentwicklung an den Elektroden erleichtert, wodurch allerdings der Energieaufwand für die Elektrolyse ansteigt.
Eine gleichmäßige Geschwindigkeitsverteilung der Strömung des Elektrolyten entlang der Kathodenplatten über die gesamte Badhöhe ist für die Art der Abscheidung der Metallionen und die technologische Qualität des hergestellten Kathodenbleches von großer Bedeutung. Nicht ausreichender Transport des Elektrolyten in Bereichen niedriger Strömungsgeschwindigkeit oder Zonen mit Wirbelbewegungen führt zu ungleichmäßiger Metallabscheidung oder zu einer örtlich verschiedenen Mitabscheidung von Wasserstoff oder zu einer örtlich verschiedenen Inhibitionswirkung, z. B. durch Abscheidung nichtmetallischer Reaktionsprodukte, wie Oxyde oder basische Salze. Dabei entstehen im kathodischen Niederschlag innere mechanische Spannungen, die diesen nach kurzer Zeit entweder von der Unterlage ablösen oder sogar zerreißen können. Man kann diese Erscheinung bei der elektrolytischen Abscheidung von Eisen, Chrom, Nickel, Kobalt, Zink und anderen Metallen beobachten.
Es ist bekannt, durch Anordnung von Wehren an der Elektrolysezelle und bei Zuleitung des Elektrolyten von unten durch prismatische, kegelförmige oder pyramidenförmige Ausbildung des Zellenbodens die Strömung des Elektrolyten zu beeinflussen. Eine genügend gleichmäßige Geschwindigkeitsverteilung über die gesamte Elektrodenfläche kann hierbei jedoch nicht erreicht werden, denn die nach oben gehende Strömung wird sich entsprechend dem vorgesehenen Abfluß über zwei Wehre an den gegenüberliegenden Seitenwänden in zwei auseinandergehende Teilströme aufteilen, zwischen denen Räume mit niedriger Strömungsgeschwindigkeit entstehen. Es ist auch bekannt, bei Doppelanoden in Elektrolysezellen mit Diaphragma durch Löcher in den Anodenplatten Kommunikation und Zirkulation des Anolyten herbeizuführen. Eine Gleichmäßigkeit der Geschwindigkeitsverteilung über die gesamte Badhöhe wird hierdurch weder angestrebt noch erreicht.
Die vorliegende Erfindung betrifft nun einen Behälter zur elektrolytischen Metallgewinnung mit fließendem Elektrolyten, mit Zuführung des Elektrolyten oben an einer zu den Elektrodenflächen senkrecht stehenden Badwand und Abführung oben an der gegenüberliegenden Badwand über Verteilerrinnen und Wehre und ist dadurch gekennzeichnet, daß zur Erzielung einer gleichmäßigen Geschwindigkeitsverteilung des Elektrolyten über die gesamte Badhöhe Lochplatten angeordnet sind, die mit der Zufluß- bzw. Abflußwand einen Verteilerraum bzw. einen Aufnahmeraum bilden. Dabei können die Platten mit Löchern beliebiger Form versehen sein. Es wurde gefunden, daß die günstigste Wirkung eintritt, wenn diese Lochplatten gegen die Wände unter einem Winkel von 0 bis 15=, vorzugsweise 5°, geneigt sind und wenn ihre freie Durchtrittsfläche 5 bis 20 01o, vorzugsweise 10'%, beträgt. Normalerweise ist diese Durchtrittsfläche über die einzelne Lochplatte gleichmäßig verteilt. Beträgt der Neigungswinkel der Lochplatte jedoch 0'°, so ist es günstig, die Durchtrittsfläche von oben nach unten gleichmäßig abnehmen zu lassen.
In Fig. 1 ist ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgedankens dargestellt, ohne diesen jedoch auf dieses Beispiel zu beschränken. Der zufließende Elektrolyt 1 tritt in eine horizontale Verteilerrinne 2 ein, von wo aus er über ein Wehr 3 in einen vertikalen Verteilerraum 4 gelangt. Das Wehr sorgt für eine gleichmäßige Verteilung in Längsrichtung des Bades. Der vertikale Verteilerraum 4 steht über eine Lochplatte 5 mit einem eigentlichen Badraum 6 in Verbindung, in welchem sich die Elektrodenplatten 7 befinden. Der Verteilerraum 4 ist so gestaltet, daß sich über die gesamte Höhe des Lochbleches. das gleiche Druckgefälle einstellt; bei großen Reynoldszahlen, also überwiegenden Trägheitswirkungen in der Strömung, wird er sich in Strömungsrichtung verengen. Dadurch gelingt es, auch die Geschwindigkeitsverteilung in vertikaler Richtung hinter der Lochplatte 5 gleichmäßig zu gestalten. Der Elektrolyt strömt sodann mit geringstmöglicher Wirbelbildung durch den Badraum 6, gelangt durch eine weitere Lochplatte 8 in einen vertikalen Aufnahmeraum 9 und danach über ein weiteres Wehr 10 in die Abflußrinne 11, aus welcher er das Bad über den Ablaufkanal 12 verläßt. Lochplatte 8, Aufnahmeraum 9 und Wehr 10 haben sinngemäß die gleichen Aufgaben wie auf der Eintrittsseite. Der erforderliche, über den Lochplatten 5 und 8 konstante Druckabfall läßt sich ferner durch Variierung der Lochdurchmesser verwirklichen. Es kann auch von Vorteil sein, die erfindungsgemäße Anordnung im Kathoden- und/oder Anodenraum einer Diaphragmazelle einzubauen.
An Stelle der senkrechten Badwände und der dazu geneigten Lochplatten können auch umgekehrt die Lochplatten senkrecht stehen und die entsprechenden Badwände geneigt sein (Fig. 2).

Claims

PATENTANSPRÜCHE: 1. Behälter zur elektrolytischen Metallgewinnung mit fließendem Elektrolyten, mit Zuführung dieses Elektrolyten oben an einer zu den Elektrodenflächen senkrecht stehenden Badwand und Abführung oben an der gegenüberliegenden Badwand über Verteilerrinnen und Wehre, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erzielung einer gleichmäßigen Geschwindigkeitsverteilung des Elektrolyten über die gesamte Badhöhe Lochplatten (5 bzw. 8) angeordnet sind, die mit der Wehrwand (3 bzw. 10) einen Verteilerraum (4) und einen Aufnahmeraum (9) bilden. z. Behälter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Lochplatten (5 bzw. 8) gegen die Wehrwände (3 bzw. 10) mit einem Winkel von 0 bis 15°, vorzugsweise 5°, geneigt sind. 3. Behälter nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Durchtrittsfläche über die Lochplatten (5 bzw. 8) gleichmäßig verteilt ist. 4. Behälter nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Durchtrittsfläche der Lochplatten 5 bis 20-%, vorzugsweise 10%, beträgt. 5. Behälter nach den Ansprüchen 2 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß bei einer Neigung der Lochplatten von 0° deren Durchtrittsfläche von oben nach unten gleichmäßig abnimmt. 6. Behälter nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß er als Kathoden- und/ oder Anodenraum einer Diaphragmazelle dient.